x射线成像和光谱学任务(XRISM)以前所未有的细节揭示了超大质量黑洞周围和超新星遗迹中物质的结构、运动和温度。天文学家今天公布了新x射线望远镜的第一批科学成果，距离望远镜发射不到一年。

一个巨大的黑洞和一个巨大的爆炸恒星的残骸有什么共同之处?这两个都是引人注目的天体现象，极端热的气体产生了XRISM可以看到的高能x射线。

由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)领导、欧洲航天局(ESA)参与的XRISM任务，在其首次公布的结果中，展示了其独特的能力，可以揭示炙热气体(称为等离子体)的速度和温度，以及黑洞和爆炸恒星周围物质的三维结构。

这项研究发表在arXiv预印本服务器上。

“这些新的观测结果为理解黑洞如何通过捕获周围物质而增长提供了关键信息，并为大质量恒星的生死提供了新的见解。它们展示了该任务在探索高能宇宙方面的卓越能力，”欧空局XRISM项目科学家Matteo Guainazzi说。

超新星遗迹N132D

在其中一次“第一次光”观测中，XRISM聚焦于N132D，这是一颗超新星遗迹，位于距离地球约16万光年的大麦哲伦星云中。这个由热气体组成的星际“气泡”是大约3000年前由一颗非常大的恒星爆炸喷出的。

利用它的Resolve仪器，XRISM详细揭示了N132D周围的结构。与先前假设的简单球形壳相反，科学家们发现N132D的残骸形状像一个甜甜圈。利用多普勒效应，他们测量了残骸中热等离子体向我们移动或远离我们的速度，并确定其膨胀的表观速度约为1200公里/秒

Resolve还发现，残骸中含有铁，其温度高达100亿开尔文。在超新星爆炸期间，铁原子通过向内传播的猛烈冲击波被加热，这是一种理论预测的现象，但以前从未观察到过。

像N132D这样的超新星遗迹提供了重要的线索，让我们了解恒星是如何演化的，以及对我们生命至关重要的(重)元素(如铁)是如何在星际空间中产生和扩散的。然而，以前的x射线天文台一直难以揭示等离子体的速度和温度分布。

星系ngc4151中的超大质量黑洞

XRISM还为超大质量黑洞周围的神秘结构提供了新的线索。聚焦于距离我们6200万光年远的螺旋星系NGC 4151, XRISM的观测提供了一个前所未有的视野，可以看到非常靠近星系中心黑洞的物质，该黑洞的质量是太阳的3000万倍。

XRISM捕捉到了环绕并最终落入黑洞的物质在一个宽半径范围内的分布，范围从0.001光年到0.1光年，也就是大约相当于太阳与天王星之间距离的100倍。

通过确定铁原子的x射线特征的运动，科学家们绘制出了巨大黑洞周围的一系列结构:从“喂养”黑洞的圆盘一直到甜甜圈形状的环面。

这些发现为理解黑洞如何通过吞噬周围物质而增长提供了至关重要的一块拼图。

尽管无线电和红外观测已经揭示了其他星系黑洞周围存在一个甜甜圈形状的环，但XRISM的光谱技术是第一个，也是目前唯一一个追踪中央“怪物”附近气体形状和运动的方法。

展望未来:未来的观察和发现

在过去的几个月里，XRISM科学团队一直在努力建立仪器的性能，并通过观察60个关键目标来完善数据分析方法。与此同时，从全球科学家提交的300多份建议意见书中选出了104套新的观测结果。

XRISM将在明年根据成功的提案进行观察;由于它在轨道上的出色表现，甚至超出了最初的预期，这预示着更多令人兴奋的发现即将到来。